JPWO2008102575A1 - 撮像装置及び撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は撮像素子を容易にシールド可能な撮像装置に関する。本発明は、導電性の鏡枠と、光電変換部を備えた撮像素子を含む素子ユニットと、前記鏡枠内に取り付けられ、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、前記素子ユニットには前記鏡枠に接触可能な導電部材が露出していることを特徴とする。
Description
本発明は、撮像装置に関し、特に携帯電話等の搭載に適した小型の撮像装置及びその製造方法に関する。
近年、小型カメラが組み込まれた携帯電話機やハンディパソコン(携帯型パーソナルコンピュータ)の開発が進められている。例えば、小型カメラを備えた携帯電話機は、通話者の映像を内蔵の小型カメラにより撮像して画像データとして取り込み、通話相手にその画像データを送信することができる。このような小型カメラは、一般的にイメージセンサとレンズとにより構成される。すなわち、レンズによりイメージセンサ上に光学的像を形成し、イメージセンサにより光学像に対応した電気信号を生成することができる。
ところで、携帯電話機やハンディパソコンはより一層の小型化が進められており、これらに使用される小型カメラにも小型化が要求されている。このようなカメラへの小型化の要求を満足するために、レンズとイメージセンサとを一体化して形成したカメラモジュールが開発されている。
従来のカメラモジュールの製造方法によれば、モールド工程→LFエッチング工程→PKGダイシング工程→PKG搭載工程→センサチップ搭載工程→洗浄工程→レンズ搭載工程→試験工程という一連の工程を行なうことにより小型カメラとしてのカメラモジュールを製造することが多い。
より具体的に製造工程を説明するに、まずモールド工程では半導体チップを搭載した基板(リードフレーム(LF)と称する)上で半導体チップをモールドすることによりカメラモジュールの本体となるモールド成形体を形成する。この際、製造効率を高めるために、複数のモールド成形体を一体的に形成することが一般的である。LFエッチング工程では外部端子として機能する部分のみを残してリードフレームをエッチングにより除去する。これにより、モールド成形体の底面に突起状の端子が形成される。その後、パッケージ(PKG)ダイシング工程において、繋がって形成されている複数のモールド成形体をダイシングして個片化する。次に、PKG搭載工程において、個片化されたモールド成形体はフレキシブル基板に搭載され、センサチップ搭載工程において各モールド成形体にセンサチップが搭載される。その後、センサチップが搭載されたモールド成形体を洗浄し、レンズ搭載工程において、モールド成形体にレンズ部が搭載される。最後にカメラモジュールの試験が行われ、カメラモジュールの製造が完了する。
上述のように、従来のカメラモジュールの製造方法によれば、LFエッチング後直ちにPKGダイシングが行なわれ、モールド成形体は個片化される。このため、センサチップ搭載工程からレンズ搭載工程までの工程では、個片化されたモールド成形体(PKG単位)がフレキシブル基板に搭載された状態で行なわれる。すなわち、個片化されたモールド成形体の各々はフレキシブル基板に搭載されて固定された状態で、フレキシブル基板と一体となった状態でセンサチップやレンズホルダを搭載する工程が進められる。したがって、センサチップやレンズホルダを搭載する工程は個片化されたモールド成形体の各々に対して別個に行なわれることとなる。このため、複数のモールド成形体を一括してセンサチップやレンズホルダを搭載することはできず、製造工程が非効率的であるといった問題があった。
特開2004−200965号公報
これに対し特許文献1には、以下の工程でカメラモジュールを製造することが開示されている。かかる従来技術の製造工程によれば、まずイメージセンサ・チップが複数配置されて成るイメージセンサ・ウエハと、イメージセンサ・チップ大のレンズが複数配置されてウエハ形態を成したレンズアレイを準備する。その後、イメージセンサ・ウエハの表面にレンズアレイを貼り合わせる。更に、イメージセンサ・チップとレンズアレイとを切削溝に沿って切断することにより、個々のカメラモジュールに分割する。これにより製造工程を簡略化することができる。
ところで、撮像素子は外部からのノイズの影響を受けやすいため、導電性のシールドで周囲を囲う必要があるが、シールドの接地をどのようにして行うかという問題がある。又、特許文献1のカメラモジュールにおいては、撮像素子と基板との接続を、撮像素子の表面から裏面へと貫通する孔を通した再配線を直接接続している。しかるに、一般的な半導体ウエハは破損しやすいため、そのままではカメラモジュールとして必要な接続強度を確保することは困難である。これに対し、強度を確保するためにウエハの厚さを増大させると、配線用の貫通孔加工が困難となり、歩留まりが悪くなってコストアップを招く恐れがある。更に、レンズアレイ中のレンズと、ウエハ中の撮像素子には、それぞれ不良品が混じることもあるが、一方が不良品である場合、他方が良品であったとしても、両者を貼り合わせることで得られたカメラモジュールは不良品となってしまうので、一律に貼り合わせることは撮像装置の歩留まりを悪くさせるという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造容易性を確保しつつ歩留まりを向上できる撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
請求の範囲第1項に記載の撮像装置は、
導電性の鏡枠と、
光電変換部を備えた撮像素子を含む素子ユニットと、
前記鏡枠内に取り付けられ、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、
前記素子ユニットには前記鏡枠に接触可能な導電部材が露出していることを特徴とする。
導電性の鏡枠と、
光電変換部を備えた撮像素子を含む素子ユニットと、
前記鏡枠内に取り付けられ、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、
前記素子ユニットには前記鏡枠に接触可能な導電部材が露出していることを特徴とする。
本発明によれば、前記撮像装置は、導電性の鏡枠を有しているので、前記撮像素子に対するシールド機能を有すると共に、コンパクトな構成を実現できる。更に、導電部材が露出しているので、前記導電性の鏡枠を前記素子ユニットに取り付けたときに、該導電部材に接触させることで電気的導通が創成され、該導電部材に接続された配線を基板などに接地させることで、前記鏡枠のシールド機能を発揮できる。
請求の範囲第2項に記載の撮像装置は、
前記素子ユニットは前記導電部材がインサートされていて前記撮像素子の裏面に取り付けられた樹脂板を有し、前記導電部材は前記樹脂板が切断されることにより露出することを特徴とする。
本発明によれば、樹脂板に導電部材をインサートし、樹脂板を前記撮像素子の裏面に取り付けた後に、撮像素子毎に前記樹脂板を切断すると、導電部材が露出することになる。従って、前記導電性の鏡枠と前記導電部材とを導通させることができる。
前記素子ユニットは前記導電部材がインサートされていて前記撮像素子の裏面に取り付けられた樹脂板を有し、前記導電部材は前記樹脂板が切断されることにより露出することを特徴とする。
本発明によれば、樹脂板に導電部材をインサートし、樹脂板を前記撮像素子の裏面に取り付けた後に、撮像素子毎に前記樹脂板を切断すると、導電部材が露出することになる。従って、前記導電性の鏡枠と前記導電部材とを導通させることができる。
請求の範囲第3項に記載の撮像装置は、前記切断面に露出した前記導電部材は、前記撮像装置のアースに接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、前記鏡枠によるシールド機能を発揮することができる。
本発明によれば、前記鏡枠によるシールド機能を発揮することができる。
請求の範囲第4項に記載の撮像装置は、
光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子の裏面に取り付けられた樹脂板とを含む素子ユニットと、
前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、
前記樹脂板の内部には、前記撮像素子に取り付けられたときに、前記撮像素子の端子に接触する導電部材がインサートされていることを特徴とする。
一般的に、半導体ウエハに貫通孔を穿つためには、その厚さを薄くする方が有利である。ところが、撮像素子が薄くなると剛性が低下して、撮像レンズや鏡枠を支持することができなくなる。これに対し、前記樹脂板を前記撮像素子に裏打ちした素子ユニットを形成することで、高い剛性を確保できる。ところが、前記撮像素子に前記樹脂板を取り付けると、そのままでは前記撮像素子を貫通して裏面側に引き出された配線を、基板の配線に導通させることができなくなる。
光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子の裏面に取り付けられた樹脂板とを含む素子ユニットと、
前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、
前記樹脂板の内部には、前記撮像素子に取り付けられたときに、前記撮像素子の端子に接触する導電部材がインサートされていることを特徴とする。
一般的に、半導体ウエハに貫通孔を穿つためには、その厚さを薄くする方が有利である。ところが、撮像素子が薄くなると剛性が低下して、撮像レンズや鏡枠を支持することができなくなる。これに対し、前記樹脂板を前記撮像素子に裏打ちした素子ユニットを形成することで、高い剛性を確保できる。ところが、前記撮像素子に前記樹脂板を取り付けると、そのままでは前記撮像素子を貫通して裏面側に引き出された配線を、基板の配線に導通させることができなくなる。
本発明によれば、前記樹脂板の内部に導電部材をインサートすることによって、かかる導電部材を介して、前記撮像素子からの配線を基板の配線に導通させることができる。
請求の範囲第5項に記載の撮像装置の製造方法は、
光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有する撮像装置の製造方法において、
複数の前記撮像レンズを備えた撮像レンズアレイを形成する工程と、
前記撮像レンズアレイの中の所定の撮像レンズを選択し、該所定の撮像レンズのみに前記撮像素子を接着して、装置組立体を形成する工程と、
前記装置組立体を切断分離して撮像装置を形成する工程と、を有することを特徴とする。
光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有する撮像装置の製造方法において、
複数の前記撮像レンズを備えた撮像レンズアレイを形成する工程と、
前記撮像レンズアレイの中の所定の撮像レンズを選択し、該所定の撮像レンズのみに前記撮像素子を接着して、装置組立体を形成する工程と、
前記装置組立体を切断分離して撮像装置を形成する工程と、を有することを特徴とする。
特許文献1に示す従来技術では、レンズアレイ中のレンズと、ウエハ中の撮像素子には、それぞれ不良品が混じることもあるが、一方が不良品である場合、他方が良品であったとしても、両者を貼り合わせることで得られたカメラモジュールは不良品となり、歩留まりが悪くなる。
これに対して本発明によれば、一体で形成してなる成形部材中の複数の撮像レンズにおいて、良品と不良品とを選別し、選別された良品のみに対して、別個に形成された良品の撮像素子のみを組み付けることで、歩留まりを向上させることができる。
これに対して本発明によれば、一体で形成してなる成形部材中の複数の撮像レンズにおいて、良品と不良品とを選別し、選別された良品のみに対して、別個に形成された良品の撮像素子のみを組み付けることで、歩留まりを向上させることができる。
本発明によれば、製造容易性を確保しつつ歩留まりを向上できる撮像装置及びその製造方法を提供することができる。
10 撮像レンズ群
11 撮像レンズ
11a フランジ
12 絞り部材
13 撮像レンズ
13a フランジ
14 遮光部材
15 撮像レンズ
15a フランジ
16 遮光部材
50 撮像装置
51 イメージセンサ
51a 光電変換部
51b 信号処理回路部
51c 貫通孔
51d 導電部材
54 樹脂板
55 導電部材
55A 導電部材
56 鏡枠
56a フランジ部
57 カバーガラス
ASY 装置組立体
B 接着剤
CG カバーガラス
DB ダイシングブレード
EB 導電性接着剤
EU 素子ユニット
HB ハンダボール
ISW イメージセンサ・ウエハ
L1 配線層
L2 配線層
LS1 撮像レンズアレイ
LS2 撮像レンズアレイ
LS3 撮像レンズアレイ
LSY レンズ組立体
RP 樹脂板
S 開口絞り
11 撮像レンズ
11a フランジ
12 絞り部材
13 撮像レンズ
13a フランジ
14 遮光部材
15 撮像レンズ
15a フランジ
16 遮光部材
50 撮像装置
51 イメージセンサ
51a 光電変換部
51b 信号処理回路部
51c 貫通孔
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55A 導電部材
56 鏡枠
56a フランジ部
57 カバーガラス
ASY 装置組立体
B 接着剤
CG カバーガラス
DB ダイシングブレード
EB 導電性接着剤
EU 素子ユニット
HB ハンダボール
ISW イメージセンサ・ウエハ
L1 配線層
L2 配線層
LS1 撮像レンズアレイ
LS2 撮像レンズアレイ
LS3 撮像レンズアレイ
LSY レンズ組立体
RP 樹脂板
S 開口絞り
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態にかかる撮像装置50の断面図である。図2は、図1に示す撮像装置50の撮像素子周辺を拡大して示す断面図である。
撮像装置50は、撮像素子としてのイメージセンサ51を有する。図2において、イメージセンサ51には、その受光側の平面の中央部に、画素(光電変換素子)が2次元的に配置された、受光部としての光電変換部51aが形成されており、その周囲には信号処理回路部51bが形成されている。かかる信号処理回路部51bは、詳細は図示しないが、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するA/D変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等が配置されており、これらは配線層L1のセンサパッド(端子)を介して、外部と信号の授受を行えるようになっている。
また、イメージセンサ51の受光側の平面(表面)から裏面にかけて貫通孔51cが形成されている。イメージセンサ51は、厚さが100μm程度になるまで削られており、従って貫通孔51cを形成する際に破損等を生じる恐れは少ない。貫通孔51c内に配置された導電部材51dを介して、表面側の配線層L1の一部と、裏面側の配線層L2の一部とが導通している。
イメージセンサ51の裏面には、補強用の樹脂板54が接着されている。樹脂板54は、複数の導電部材55をインサート成形している。導電部材55の上端は、イメージセンサ51の裏面側の配線層L2に接触しており、導電部材55の下端側は、ハンダボールHBに接触している。ハンダボールHBは、撮像装置50ごと不図示の基板上に載置した状態で高温のリフロー層を通過することで溶融し、基板の配線に対して電気的導通を確立することとなる。これにより、基板からイメージセンサ51までの配線を行える。イメージセンサ51と樹脂板54とで、素子ユニットEUを構成する。
イメージセンサ51は、光電変換部51aからの信号電荷をデジタルYUV信号等の画像信号等に変換し、導電部材55等を介して基板上の所定の回路に出力する。ここで、Yは輝度信号、U(=R−Y)は赤と輝度との色差信号、V(=B―Y)は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記CMOS型のイメージセンサに限定されるものではなく、CCD等の他のものを使用しても良い。
次に、鏡枠56及び撮像レンズ10について説明する。鉄などの導電部材からなる鏡枠56は、上端に円形内孔を形成したフランジ56aを有し、全体として筒状であって、内部に撮像レンズ群10を収容してなる。鏡枠56の下端は、樹脂板54の側面に嵌合して、導電性接着剤(ハンダでも良い)により取り付けられている。ここで、詳細は後述するが、樹脂板54の側面にはインサート成形された導電部材55Aが露出しており、樹脂板54に嵌合した鏡枠56と導通するようになっている。尚、導電部材55Aは、それとは別に設けられ配線層L2を介して導電部材55Aに接続された導電部材55Bと、それに接触するハンダボールHBを介して、不図示の基板のアース配線に接続されている。
図1において、イメージセンサ51の上方には、接着剤Bを介してカバーガラス(IRカットフィルタでも良い)57が載置されている。カバーガラス57上には、撮像レンズ15がフランジ15aを突き当てるようにして載置され、その上には環状の遮光部材14を介して撮像レンズ13がフランジ13aを突き当てるようにして載置され、その上には環状の絞り部材12を介して撮像レンズ11がフランジ11aを突き当てるようにして載置されている。撮像レンズ11のフランジ11aと鏡枠56のフランジ部56aとの間には、環状の遮光部材16が配置されている。絞り部材12の内径の部分が、開口絞りSとなっている。
本実施の形態によれば、薄いイメージセンサ51を補強する樹脂板54の内部に導電部材55をインサートすることによって、かかる導電部材55を介して、イメージセンサ51からの配線を基板の配線に導通させることができるため、ワイヤ結線が不要になって、省スペースを実現できる撮像装置を提供できる。更に、接地された導電部材55Aは、樹脂板54の側面に露出しており、樹脂板54に嵌合する鏡枠56に導通するので、イメージセンサ51のシールド機能を容易に発揮できる。
次に、本実施の形態にかかる撮像装置の製造方法について説明する。図3〜7は撮像装置50の製造工程を示す図である。まず、ウエハープロセスにより、複数のイメージセンサ51及び配線層L1,L2がマトリクス状に配置されて成るイメージセンサ・ウエハISWが形成されているものとする。
ここで、図3(a)に示すように、イメージセンサ・ウエハISWの上方に、ウエハ形状を呈した大判のカバーガラス板CGを配置する。続いて、図3(b)に示すように、イメージセンサ・ウエハISWの下部に、多数の導電部材55(55A,55Bを含む)をインサート成形した樹脂板54を接合した後、下面を研磨して所定の厚さにする。この段階で、イメージセンサ51を検査して、良品の素子ユニットEUのみを選別するものとする。その後、図3(c)に示すように、接着した部材を不図示のダイシングブレードで切断して、個々の素子ユニットEUを形成する。
尚、図3(c)の素子ユニットEUを矢印IV方向に見た図4に示すように、隣接する素子ユニットEUの境界上に、導電部材55Aが形成されているので、点線で示すように素子ユニットEUが切断されると、その切断面に導電部材55Aが自然に露出することとなる。
次に、図5に示すように、遮光部材16と、マトリクス状に形成した撮像レンズ11を有する撮像レンズアレイLS1と,絞り部材12と、マトリクス状に形成した撮像レンズ13を有する撮像レンズアレイLS2と,遮光部材14と、マトリクス状に形成した撮像レンズ15を有する撮像レンズアレイLS3とをこの順序で重ね合わせて接着し、成形部材としてのレンズ組立体LSYを形成する。しかるに、レンズ組立体LSYにおいては、撮像レンズに不良品が混じることもある。そこで、組み立て前に撮像レンズ11、13,15を検査して、いずれにも欠陥のない組み合わせを選別する。ここでは、撮像レンズ11’に成形欠陥が生じたものとする。
更に、図5及び図6(a)に示すように、レンズ組立体LSYにおける欠陥のない撮像レンズ11、13,15の組み合わせのみに対応する位置に、選別した素子ユニットEUをそれぞれ配置して接着し、装置組立体ASYを形成する。その後、図5及び図6(b)に示すように、接着した装置組立体ASYを、ダイシングブレードDBにより個々に切断分離する。このとき、欠陥のある撮像レンズ11’を含む撮像レンズ群は廃却処分又はリサイクル処分とされるが、一般的に高価な素子ユニットEUを接着していないため、無駄が少なくなる。
このようにして、良品の撮像レンズ群10と、良品の素子ユニットEUのみを組み合わせたものに対して、図7に示すように、レンズ側から鏡枠56を嵌合させ、導電性接着剤EBにより導通可能なように樹脂板54に固着することができる。その後、導電部材55に対向してハンダボールHBを介在させた状態で、不図示の基板上に載置し、リフロー槽に搬送されることなる。
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。撮像レンズは単レンズ構成でもよい。
Claims (5)
- 導電性の鏡枠と、
光電変換部を備えた撮像素子を含む素子ユニットと、
前記鏡枠内に取り付けられ、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、
前記素子ユニットには前記鏡枠に接触可能な導電部材が露出していることを特徴とする撮像装置。 - 前記素子ユニットは前記導電部材がインサートされていて前記撮像素子の裏面に取り付けられた樹脂板を有し、前記導電部材は前記樹脂板が切断されることにより露出することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の撮像装置。
- 前記導電部材は前記撮像装置のアースに接続されていることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の撮像装置。
- 光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子の裏面に取り付けられた樹脂板とを含む素子ユニットと、
前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有し、
前記樹脂板の内部には、前記撮像素子に取り付けられたときに前記撮像素子の端子に接触する導電部材がインサートされていることを特徴とする撮像装置。 - 光電変換部を備えた撮像素子と、前記撮像素子の前記光電変換部に被写体像を結像させる撮像レンズと、を有する撮像装置の製造方法において、
複数の前記撮像レンズを備えた撮像レンズアレイを形成する工程と、
前記撮像レンズアレイの中の所定の撮像レンズを選択し、該所定の撮像レンズのみに前記撮像素子を接着して、装置組立体を形成する工程と、
前記装置組立体を切断分離して撮像装置を形成する工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
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